A Fotossíntese

DISCIPLINA: Bioquímica II

FASCÍCULO 04: Fotossíntese

A fotossíntese é o processo através do qual as plantas e cianobactérias transformam energia luminosa em energia química processando o dióxido de carbono (CO2), água (H2O) e minerais em compostos orgânicos e produzindo oxigênio gasoso (O2). A fotossíntese contribui simultaneamente para gerar uma atmosfera aeróbia e uma fonte de energia prontamente utilizável, dois fatores fundamentais para a manutenção da vida no planeta.

A fotossíntese ocorre nos cloroplastos das plantas e requer duas etapas: a fase clara, na qual a luz solar é utilizada para síntese de ATP e NADPH na membrana tilacóide, e a fase escura, em que ATP e NADPH produzidos na fase clara são utilizados para fixação de CO2 no estroma do cloroplasto, para produção de carboidratos. No entanto, essa denominação é inadequada, porque mecanismos reguladores determinam que a fase escura também seja dependente de luz.

Na fase clara, ocorre a absorção de fótons por moléculas-antena e transferência da excitação para moléculas adjacentes, até atingir o centro da reação. O centro da reação excitado emite elétrons, que são transportados até o NADP+. Os elétrons são repostos por H2O, que se oxida, liberando O2 e prótons. Os prótons liberados através da fotólise da água geram um gradiente através da membrana tilacóide cuja energia gera as moléculas de ATP. Este processo é denominado fotofosforilação não-cíclica. Na fotofosforilação cíclica se produz ATP, mas não o NADPH e o O2, uma forma de variar a relação NADPH e ATP, formados durante a iluminação.

Na fase denominada escura, ocorre o ciclo de Calvin, que também é conhecido como a rota C3 de fixação do carbono, uma vez que o produto formado é um composto de 3 carbonos, fosfoglicolato. Nesse ciclo a enzima rubisco tem atividade carboxilase. Nesta fase, o ATP e o NADPH, produzidos pela reação de luz, são utilizados para fixar e reduzir o carbono e sintetizar açúcares. Este processo representa uma diferença fundamental entre os organismos autotróficos (fototróficos ou quimiotróficos) e heterotróficos. Entretanto, esta não é a única rota de fixação do CO2. Na maioria das plantas e gramíneas tropicais, tais como, a cana-de-açúcar e a cevada, a fixação do CO2 resulta em compostos de 4 carbonos como o oxaloacetato, o malato e o aspartato. Por essa razão, essa rota é chamada de C4. Existe ainda o metabolismo ácido das crassuláceas (MAC), cujo nome se deve ao fato de ser primeiro encontrado nas Crassulaceae. Para minimizar a perda de água, essas plantas absorvem CO2 somente à noite. Como nas plantas de metabolismo C4, o primeiro metabólito a ser sintetizado pela fixação do CO2 é o oxaloacetato. Este CO2 é posteriormente liberado pela descarboxilação do malato e refixado no ciclo de Calvin.